基于实践活动加强科学教育的策略

2023年5月，教育部等18部门印发《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》，为我们开展中小学科学教育提供了重要政策依据和实践路径。

作为教育工作者，我们要紧跟时代步伐，积极投身科学教育，努力发挥实践育人优势，为经济社会发展培养一批又一批具备科学素养的高素质人才。

一、实践育人的教育价值

（一）能够帮助学生将抽象的科学理论转化为具体的操作和体验

学生通过动手实践和实际观察，将理论知识与实际应用相结合，不仅加深了对科学原理的理解，还提升了他们的动手能力和科学探究精神。例如，在水火箭制作中，学生首先需要理解牛顿第三定律。当学生在塑料瓶中充入水并增加气压时，他们会观察到，当气压达到一定程度时，水会通过瓶口喷出，火箭因此也会被推向空中。这生动地展示了作用力与反作用力的关系。学生在制作水火箭时需要调整水量和气压，这个过程使他们能够直接探索流体动力学的基本原理。不同的水量和气压会对火箭的飞行高度和稳定性产生显著影响，这促使学生在实验中思考和分析这些变量的作用。尾翼的形状和位置直接影响到火箭的飞行稳定性，不断调整和优化设计的过程能够帮助学生理解空气动力学中的稳定性和气流控制问题。

（二）实践能够激发学生的学习兴趣和自我探索的动力

实践活动不仅仅是知识的传授，更是一种学习过程中的积极体验，能够激发学生的学习动机，使他们更愿意深入学习和探索科学领域。例如，开展“创建微型生态系统”实践活动，让学生设计并构建一个封闭的生态瓶——通过观察生物在微型生态系统中的互动，学生不仅能够看到生态系统的动态平衡，还能够亲自体验生物之间的相互作用，如光合作用和食物链的运作。在维护和监测生态瓶的过程中，学生探索如何调整光照、温度或水质，以维持生态系统的平衡。这种真实的观察经历激发了学生对生物学现象的好奇心和探索欲，促使他们主动提出问题，并寻找答案，从而加深对生态学原理的理解。

（三）实践有助于学生发展实际操作和解决问题的能力

通过参与科学实验、技术项目设计、工程制作等实践活动，学生可以锻炼动手能力和逻辑思维能力。例如，开展“制作天然指示剂”实践活动，让学生煮沸紫甘蓝提取花青素，测试各种溶液，如醋、柠檬水、矿泉水、苏打水、盐水、肥皂水、洗洁精等，以确定酸碱性。活动中学生需要准确操作，确保提取液的浓度适中，并根据颜色变化判断溶液的酸碱性。这一系列操作步骤锻炼了他们的实验操作技能，包括溶液的配制、颜色观察以及数据记录。通过动手实践，学生不仅增强了对化学原理的理解，还提升了独立思考和解决问题的能力。

（四）实践有助于培养学生的创新精神和科学精神

通过开展科学探究和实验设计，学生可以探索多样的方法和解决方案，从而培养创造力和实验性思维能力。例如，开展“彩虹玻璃”实践活动，学生准备透明玻璃杯、水、少量食用油和几滴食用色素，将水倒入玻璃杯中，然后在水面上轻轻地倒入少量食用油。接着，将不同颜色的食用色素滴入水中，观察颜色在水和油的界面上如何分层。当光线穿过这个多层液体系统时，光的反射和折射效果使得颜色分布变得更加丰富多彩。学生可以使用手电筒或手机的闪光灯从不同角度照射，观察彩虹般的光斑和色彩变化。通过亲身体验和实际操作的直接反馈，学生的实验精神得以强化，更愿意接受新事物，勇于探索未知领域。

二、通过实践活动加强科学教育的实施策略

（一）参与实验，激发好奇心

通过亲自动手进行实验，学生能够直接观察现象、操作仪器、收集数据，并从中得出结论。这种实践操作不仅能提高学生的操作技能，还能帮助他们建立起对实验过程中各种因素影响的直观认识。例如，DNA的提取实验，学生需要准备一些简单的材料：新鲜草莓、洗涤剂、食盐、冷水、酒精和一些基本的实验工具如试管、搅拌棒等。实验开始时，每个学生或小组将草莓放入试管中，并加入适量的洗涤剂和食盐，然后充分搅拌使草莓细胞破裂释放出DNA。之后加入冷水，静置几分钟，让DNA从细胞中分离出来。接着，慢慢倒入酒精，可以看到液体分层，而DNA则在分层之间形成白色絮状物。使用搅拌棒轻轻挑起这些絮状物，将其转移到另一个盛有清水的试管中，DNA会在水中重新分散开来。这个实验不仅让学生理解了DNA的基本属性和从生物材料中提取的方法，还激发了他们对遗传学的兴趣。

（二）科学探究与调研，激发探索精神

通过选择感兴趣的主题进行学习探究，如地方生态环境变化、物种多样性、水质监测等，学生可以深入探索这些问题背后的科学原理和社会意义。例如，“社区噪声污染调查”实践活动中，学生可选择一个社区作为调查对象，使用噪声测量仪在不同时间段和地点记录环境噪声水平。通过收集数据，学生能够计算不同地点和时间的噪音平均值，绘制出噪声污染的空间和时间分布图，并使用统计方法对噪音水平进行比较，识别噪声源和高污染区域。在调查报告中，学生可以提出调整交通流量、增加绿化带或设置噪声屏障等改善社区噪声污染的建议。这激发了学生对科学探究的持续热情。

（三）科学观察和数据记录，深入理解科学原理

科学观察让学生从直接感知开始，通过亲身实践和深入观察，探索科学奥秘。例如，学生可以通过观察天文现象，记录月相变化、行星运动以及流星雨等天文事件。这种观察不仅能让学生感受宇宙的神秘和无限可能，还能够启发他们对天文学的兴趣，促进对科学知识的深入探索。在观察植物生长过程中，学生可以记录种子发芽、幼苗生长、开花、结果的过程，通过详细观察和记录不同环境因素对植物生长的影响，有助于深化对植物生长规律的理解。学生通过清晰地描述和准确的数值记录，可以培养科学的研究方法和实验设计能力。

（四）科学研学和实地考察，拓展学科视野

参观科技馆、研究所或实验室是学生接触科学研究前沿和技术应用的重要途径。在科技馆，学生可以通过丰富的展品和互动实验，了解科学的发展历程、重要发现和技术革新，激发他们对科学知识和探索的兴趣。在研究所或实验室的参观中，学生能够亲身见证科学家正在进行的实验和研究项目，观察先进的实验设备和技术手段，深入了解科学研究的实际操作和技术应用的现状，直观感受科学研究的严谨性和创新性，了解科学家如何通过实验验证假设、分析数据并得出结论。这种体验不仅可以拓展学生的学科视野，还激发了他们对将来从事科学研究或工程技术工作的动力。

（五）科学讨论和辩论，培养批判性思维

学生可以选择涉及物理、化学、生物等各个科学领域的话题进行深入探讨，如气候变化的影响、基因编辑技术的伦理问题或人工智能的发展方向等。通过研读相关文献资料、理解专家观点和数据，学生不仅能加深对科学问题本质的理解，还能培养获取和分析信息的能力。在辩论的过程中，学生需要分析论点的逻辑关系，提出合理的论据，提升批判性思维能力，这使他们能够在面对科学技术发展时，综合考虑其潜在的社会影响和伦理问题，培养科学素养和社会责任感。

（六）科学文献阅读和综述撰写，培养学术洞察力

科学文献阅读是学生掌握科学知识和了解最新科技进展的重要途径。例如，“抗生素耐药性的研究进展”，学生选择与抗生素耐药机制、使用规范、耐药菌株的流行趋势以及新型治疗策略等相关的科学文献，进行系统阅读和分析。在综述撰写阶段，学生需要整合所阅读的文献，形成对抗生素耐药性研究的全面理解，并清晰地组织文章结构，包括引言、方法、结果、讨论和结论部分，确保综述内容的全面性和系统性。通过撰写综述文章，学生不仅能够综合他人的研究成果，还能够开拓新的研究问题并探索未来的研究方向，初步培养批判性思维和学术洞察力。

（七）科学展示和演示，提升科学沟通能力

通过设计和展示科学模型，学生能够将抽象的科学理论转化为具体的形象展示。例如制作地球的地壳构造模型、太阳系的天文模型或分子结构的立体模型时，学生通过设计和制作展板，用清晰简洁的语言和图表展示科学项目和实验数据，不仅锻炼了学术写作和图表设计能力，还培养了组织信息和表达观点的能力，从而能够将复杂的科学研究成果以易于理解的方式呈现给观众。学生进行科学演示，展示在实验设计和数据处理方面的技能，不仅要求他们能精准操作实验设备，还需要能够清晰地解释实验目的、操作步骤和观察到的现象，从而提升语言表达和科学沟通能力。

（八）科学竞赛和奖励，提高学术成就

科学竞赛为学生提供了展示才智和挑战自我能力的机会。参与科学竞赛不仅是运用知识和实践的过程，更是对学术能力和创造力的深度考验。学生可以参加物理、化学、生物、人工智能、编程、机器人等竞赛，通过实验设计、数据收集和结果分析，全面展示他们在科学研究中的成果和探索。设立科学竞赛的奖励机制能够有效激励学生的学习动力和积极性，促进他们持续深入探索和发展。许多科学竞赛项目要求学生组成团队，在团队合作中，学生学会了如何有效沟通、协调分工、集思广益、共同达成目标。此外，比赛还为学生提供了与各地优秀青少年交流的机会，扩展了他们的知识视野和社交层面，激发了深入探寻科学知识的热情。

（责 编 佳 琪）